液晶显示器和具有垂面配向的液晶介质的制作方法

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液晶显示器和具有垂面配向的液晶介质的制作方法
【专利说明】液晶显示器和具有垂面配向的液晶介质
[0001] 本发明涉及具有负或正介电各向异性的液晶介质(LC介质),其包含具有至少一 种双官能或多官能锚定基团的自配向添加剂(SAM),所述添加剂实现LC介质在液晶显示器 (LC显示器)的表面或盒壁的垂面(垂直)配向。因此,本发明还涵盖在没有常规酰亚胺配 向层的情况下具有液晶介质(LC介质)的垂面配向的LC显示器。LC介质可以由可聚合或 聚合的组分补充,其起到配向的稳定化的作用,用于调整倾斜角和/或作为钝化层。
[0002] 电控双折射、ECB效应或还有DAP(配向相畸变)效应的原理首次描述于1971年 (M.F.Schieckel和K.Fahrenschon,"Deformationofnematicliquidcrystalswith verticalorientationinelectricalfields",Appl.Phys.Lett. 19 (1971),3912) 〇 接着 还有J.F.Kahn(Appl.Phys.Lett. 20 (1972),1193)以及G.Labrunie和J.Robert(J.Appl. Phys. 44(1973),4869)的论文。
[0003]J.Robert和F.Clerc(SID80DigestTechn.Papers(1980),30), J.Duchene(Displays7 (1986),3)和H.Schad(SID82DigestTechn.Papers(1982),244) 的论文表明,液晶相必须具有高数值的弹性常数比l/l,高数值的光学各向异性An和 Ae<-0.5的介电各向异性值,从而适用于基于ECB效应的高信息显示元件。基于ECB效 应的电光显示元件具有垂面的边缘配向(VA技术=垂直配向)。
[0004] 利用ECB效应的显示器,作为所谓的VAN(垂直配向向列型)显示器,例如在 MVA(多畴垂直配向,例如:Yoshide,H.等,论文 3. 1:〃MVALCDforNotebookorMobile PCs…〃,SID2004InternationalSymposium,DigestofTechnicalPapers,XXXV,第I 辑,第 6-9 页,和Liu,C.T.等,论文 15. 1:〃A46-inchTFT-LCDHDTVTechnology...〃,SID 2004InternationalSymposium,DigestofTechnicalPapers,XXXV,第II辑, 750-753 页),PVA(图案垂直配向,例如:Kim,SangSoo,论文 15.4:〃SuperPVASets NewState-〇f-the-ArtforLCD-TV",SID2004InternationalSymposium,Digest ofTechnicalPapers,XXXV,第II辑,第 760-763 页),ASV(高级超视角,例如: Shigeta,Mitzuhiro和Fukuoka,Hirofumi,论文 15. 2:"DevelopmentofHighQuality LCDTV'SID2004InternationalSymposium,DigestofTechnicalPapers,XXXV,第II 辑,第754-757页)模式中,已经本身被确定为除了IPS(面内切换)显示器(例如:Yeo,S. D.,论文 15. 3:^AnLCDisplayfortheTVApplication'SID2004International Symposium,DigestofTechnicalPapers,XXXV,第II辑,第 758 和 759 页)和长久已知 的TN(扭曲向列型)显示器之外,当前最重要的三种较新类型的液晶显示器之一,特别是对 于电视应用而言。例如在Souk,Jun,SIDSeminar2004,SeminarM_6:''RecentAdvancesin LCDTechnology",SeminarLectureNotes,M-6/1 至M-6/26,和Miller,Ian,SIDSeminar 2004,SeminarM-7:"LCD_Television",SeminarLectureNotes,M_7/l至M-7/32 中将 这些技术以通常形式进行了比较。尽管现代ECB显示器的响应时间已经通过超速驱动 (overdrive)的寻址方法获得显著改善,例如:Kim,HyeonKyeong等,论文9. 1:〃A57-in. WideUXGATFT-LCDforHDTVApplication^,SID2004InternationalSymposium,Digest ofTechnicalPapers,XXXV,第I辑,第106 - 109页,但是获得兼容视频的响应时间,特别 是在灰阶的切换中,仍然是一个没有令人满意地解决的问题。
[0005] 相当大的努力与具有两个或更多不同优先方向的畴的VA显示器的生产相关。本 发明的目的是简化生产工艺和显示器件本身,而不放弃VA技术的优点,如相对短的响应时 间和良好的视角依赖性。
[0006] 包含具有正介电各向异性的LC介质的VA显示器描述于S.H.Lee等的八口口1.?115^. Lett. (1997),71,2851-2853中。这些显示器使用布置在基板表面上的叉指电极(具有梳 状结构的面内寻址电极配置),如特别是在市售IPS(面内切换)显示器(如公开于例如DE 4000451和EP0588568)中所采用的,并具有液晶介质的垂面排列,当施加电场时其改变为 平面排列(VA-IPS)。
[0007] 上述显示器的进一步发展例如可以在K.S.Hun等的J.Appl. Phys. (2008), 104,084515(DSIPS:'double-sidein-planeswitching'for improvementsofdrivervoltageandtransmission),M.Jiao等的App.Phys. Lett(2008),92, 111101(DFFS:'dualfringefieldswitching'forimprovedresponse times)和Y.T.Kim等的Jap.J.App.Phys. (2009) ,48, 110205 (VAS:,viewingangle switchable'LCD)中发现。
[0008] 此外,VA-IPS显示器也已知名称为正-VA和HT-VA。
[0009] 在所有这样的显示器(通常以下简称为VA-IPS显示器),配向层被施加到两基板 表面用于LC介质的垂面配向。迄今这种层的生产与相当大的努力相关。
[0010] 本发明的目的是简化生产过程本身,而不放弃VA-IPS技术的优点,如相对短的响 应时间,良好的视角依赖性和高对比度。
[0011] 在电-光显示元件中这些效果的工业应用需要LC相,它必须满足多个要求。这里 特别重要的是对水分、空气和基板表面中的材料的耐化学性,以及物理影响,如热、红外线、 可见光和紫外线辐射和直流和交流电场。
[0012] 此外,工业上可用的LC相要求在合适的温度范围具有液晶中间相和低粘度。
[0013] VA和VA-IPS显示器一般旨在具有非常高的比电阻,同时大的工作温度范围、短的 响应时间和低的阈值电压,在其帮助下可以产生各种灰色色调。
[0014] 在常规的VA和VA-IPS显示器中,在基板表面上的聚酰亚胺层保证了液晶的垂面 配向。在显示器中产生合适的配向层需要相当大的努力。此外,配向层与LC介质的相互作 用可能会损害显示器的电阻。由于这种类型的可能的相互作用,合适的液晶元件的数量大 大减少。因此,希望能够在没有聚酰亚胺的情况下实现液晶介质的垂面取向。
[0015] 频繁使用的有源矩阵TN显示器的缺点是由于其相对低的对比度,相对高的视角 依赖性和在这些显示器中制造灰色色调的难度。
[0016] VA显示器具有显著更好的视角依赖性,并且因此主要使用于电视和显示器。
[0017] 进一步的发展是所谓的PS(聚合物支撑)或PSA(聚合物支撑配向)显示器,对此 术语"聚合物稳定"也偶尔使用。PSA显示器的特征在于响应时间缩短而对其它参数没有显 著不利影响,如,特别是对比度的良好视角依赖性。
[0018] 在这些显示器中,将少量(例如为0. 3重量%,典型地〈1重量% ) -种或多种可 聚合化合物加入到LC介质,并且引入到LC盒后,原位聚合或交联,通常通过UV光聚合,在 电极之间施加或不施加电压。已经证明,向LC混合物加入可聚合介晶或液晶性化合物(也 称为反应性介晶)是特别合适的。迄今PSA技术已主要用于具有负介电各向异性的LC介 质。
[0019] 除非另有说明,下文的术语"PSA"用来代表PS显示器和PSA显示器。
[0020] 同时,PSA原理被用于不同的经典LC显示器。因此,例如,PSA-VA、PSA-〇CB、 PSA-IPS、PSA-FFS和PSA-TN显示器是已知的。在PSA-VA和PSA-0CB显示器的情况下,可 聚合化合物的聚合优选在施加的电压下发生,而在PSA-IPS显示器的情况下施加或不施加 电压。如在测试盒中所示,PS(A)方法导致在盒中的"预倾斜"。在PSA-0CB显示器的情况 下,例如,弯曲结构可能被稳定化,从使得失调电压是不必要的,或可以减少。在PSA-VA显 示器的情况下,预倾斜对响应时间有积极的影响。标准的MVA或PVA像素和电极布局可以 用于PSA-VA显示器。然而,此外,例如也可能仅用一个结构化电极侧和没有突起来控制,这 显著简化生产,并同时导致非常好的对比度和同时非常好的透光。
[0021] PSA-VA显示器例如描述于JP10-036847A、EP1 170 626A2、US6, 861,107、 US7, 169, 449、US2004/0191428A1、US2006/0066793A1 和US2006/0103804A1 中。 PSA-0CB显示器例如描述于T. -J-Chen等的Jpn.J.Appl.Phys. 45, 2006, 2702-2704 和 S.H.Kim,L. -C-Chien,Jpn.J.Appl.Phys. 43, 2004, 7643-7647。PSA-IPS显示器例如描述于 US6, 177, 972 和Appl.Phys.Lett. 1999, 75 (21),3264。PSA-TN显示器例如描述于Optics Express2004, 12 (7) ,1221。PSA-VA-
再多了解一些
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